電子技術課程設計---樓道觸摸延時節(jié)能燈設計

1、<p><b>　　課程設計說明書</b></p><p>　　課程名稱： 電子技術課程設計 </p><p>　　專業(yè)： 測控技術與儀器 班級： 073052 </p><p>　　姓名： 學號： </p><p>　　指導教師： 成績：

2、 </p><p>　　完成日期： 2009 年 1 月 14 日</p><p><b>　　任 務 書</b></p><p><b>　　任 務 書</b></p><p><b>　　任 務 書</b></p><p>

3、;<b>　　任 務 書</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 樓道觸摸延時節(jié)能燈1</p><p>　　1.1 總體方案的選擇1</p><p>　　1.1.1 觸摸感應電路的選擇1</p><p>　　1.1.2

4、開關電路的選擇1</p><p>　　1.1.3 定時電路的選擇1</p><p>　　1.1.4 觸摸延時開關的整體電路2</p><p>　　1.2 電路的工作原理2</p><p>　　1.3 元件的計算及選擇3</p><p>　　1.3.1 觸摸感應電路元件的選擇3</p>

5、<p>　　1.3.2 開關電路元件的選擇3</p><p>　　1.3.3 定時電容的選擇4</p><p>　　1.4 元件表4</p><p>　　1.5 組裝與調(diào)試5</p><p>　　1.5.1 觸摸感應電路的組裝與調(diào)試5</p><p>　　1.5.2 開關電路的組裝與調(diào)

6、試5</p><p>　　1.5.3 定時電路的組裝與調(diào)試5</p><p>　　1.6 燈點亮延遲時間調(diào)整的研究5</p><p>　　2 聲控閃光電路6</p><p>　　2.1 總體方案的選擇6</p><p>　　2.1.1 發(fā)聲電路的選擇6</p><p>　　

7、2.1.2 控制電路的選擇6</p><p>　　2.1.3 發(fā)光電路6</p><p>　　2.1.4 聲控閃光電路的電路7</p><p>　　2.2 電路的工作原理7</p><p>　　2.3 元件的計算及選擇8</p><p>　　2.3.1 發(fā)聲電路的選擇8</p>&

8、lt;p>　　2.3.2 控制電路的選擇8</p><p>　　2.3.3 發(fā)光電路的選擇8</p><p>　　2.4 元件表9</p><p>　　2.5 組裝與調(diào)試9</p><p>　　2.5.1 發(fā)聲電路的組裝與調(diào)試9</p><p>　　2.5.2 控制電路的組裝與調(diào)試9<

9、;/p><p>　　2.5.3 發(fā)光電路的組裝與調(diào)試9</p><p>　　2.6 對本題目的研究內(nèi)容10</p><p>　　3 彩燈循環(huán)顯示電路11</p><p>　　3.1 總體方案的選擇11</p><p>　　3.1.1 振蕩電路的選擇11</p><p>　　3.1

10、.2 計數(shù)器/譯碼分配器的選擇11</p><p>　　3.1.3 顯示電路的選擇12</p><p>　　3.1.4 彩燈循環(huán)顯示電路12</p><p>　　3.2 電路的工作原理13</p><p>　　3.3 元件的計算及選擇13</p><p>　　3.3.1 振蕩電路元件的選擇13&

11、lt;/p><p>　　3.3.2 計數(shù)器/譯碼分配器元件的選擇14</p><p>　　3.3.3 顯示電路元件的選擇14</p><p>　　3.4 元件表15</p><p>　　3.5 組裝與調(diào)試15</p><p>　　3.5.1 振蕩電路的組裝與調(diào)試15</p><p&g

12、t;　　3.5.2 計數(shù)器/譯碼分配器的組裝與調(diào)試15</p><p>　　3.5.3 顯示電路的組裝與調(diào)試15</p><p>　　3.5.4 電路調(diào)試的注意事項15</p><p>　　3.5.5 故障分析與處理16</p><p>　　4 四路搶答器17</p><p>　　4.1 總體方案

13、的選擇17</p><p>　　4.1.1 四路搶答器總體方案的設計17</p><p>　　4.1.2 四路搶答器的四個組成部分17</p><p>　　4.1.3 搶答電路的選擇17</p><p>　　4.1.4 自鎖電路的選擇18</p><p>　　4.1.5 報警電路的選擇18<

14、/p><p>　　4.1.6 時序控制電路19</p><p>　　4.1.7 四路搶答器的整體電路19</p><p>　　4.2 電路的工作原理20</p><p>　　4.2.1 芯片簡介20</p><p>　　4.2.2 原理21</p><p>　　4.3 元件的計

15、算及選擇21</p><p>　　4.3.1 搶答電路的選擇21</p><p>　　4.3.2 自鎖電路的選擇21</p><p>　　4.3.3 振蕩電路的選擇21</p><p>　　4.3.4 時序控制電路的選擇21</p><p>　　4.4 元件表22</p><p

16、>　　4.5 組裝與調(diào)試22</p><p>　　4.5.1 按電路圖接線22</p><p>　　4.5.2 單元電路檢測23</p><p>　　4.5.4 系統(tǒng)連調(diào)23</p><p><b>　　附錄A24</b></p><p><b>　　附錄B25

17、</b></p><p><b>　　附錄C26</b></p><p><b>　　附錄D27</b></p><p><b>　　附錄E28</b></p><p><b>　　附錄F29</b></p><p&

18、gt;　　1 樓道觸摸延時節(jié)能燈</p><p>　　1.1 總體方案的選擇</p><p>　　三個組成部分：觸摸感應電路，開關電路和定時電路。</p><p>　　1.1.1 觸摸感應電路的選擇</p><p>　　VT1為NPN，VT2為NPN，當M端懸空時，電信號為低電平，VT1，VT2處于截止狀態(tài)；當M端導通，電信號為高電平，

19、VT1處于放大狀態(tài)，VT2處于飽和狀態(tài)。電路如圖1.1所示：</p><p>　　圖1.1 觸摸感應電路圖</p><p>　　1.1.2 開關電路的選擇</p><p>　　VT3為PNP型三極管，懸空時VT3處于截止狀態(tài)。導通時，VT3處于飽和狀態(tài)。電路如圖1.2所示：</p><p>　　圖1.2 開關電路圖</p>

20、<p>　　1.1.3 定時電路的選擇</p><p>　　由電容C，R2和R3組成。電路如圖1.3所示：</p><p>　　圖1.3 定時電路圖</p><p>　　1.1.4 觸摸延時開關的整體電路</p><p>　　把以上選擇的各部分電路組合，就是確定的觸摸延時開關的整體電路 ，如圖1.4所示：</p>

21、<p>　　圖1.4 觸摸延時開關電路圖</p><p>　　1.2 電路的工作原理</p><p>　　觸摸感應電路的作用是將人體觸摸轉(zhuǎn)換成電信號，無觸摸時電信號為低電平，有觸摸時電信號為高電平。</p><p>　　人體本身帶有一定電荷，當人的手接觸導體時，這些電荷就經(jīng)人體轉(zhuǎn)移到導體上，形成瞬間的微弱電流。這一微弱電流經(jīng)過三極管放大后，就可以控

22、制較大的負載開關動作。此電路是由金屬片M，三極管放大RC延時及三極管開關電路構成的觸摸延時電路。</p><p>　　VT1和VT2組成直接耦合的兩級放大電路，VT3構成開關電路。當無觸摸時，電信號為低電平，金屬片M和限流電阻R6接在VT1的基極，當懸空時，VT1的發(fā)射結反偏，集電結反偏,所以VT1處于截止狀態(tài),VT2的發(fā)射結反偏，集電結反偏,VT2處于截止狀態(tài)，因此VT3也截止，LED中無電流流過而不發(fā)光。當人

23、手觸摸金屬片M時，電信號為高電平,人體電荷經(jīng)R6流入VT1基極，VT1迅速導通將此瞬間電流放大后驅(qū)動VT2飽和導通，使VT2的集電極電位降為低電平，并使VT3也隨之導通，LED中有電流流過而發(fā)光。此時，VT1的發(fā)射結正偏,集電結反偏,所以VT1處于放大狀態(tài),VT2的發(fā)射結正偏,集電結正偏,所以VT2處于飽和狀態(tài)。VT3同理VT2，處于飽和狀態(tài)。</p><p>　　在VT2瞬間飽和和導通的同時，集電極電流對電容C

24、快速充電至接近12V，但瞬間電流消失后，VT1和VT2截止，由于C分別與R3和VT3發(fā)射結及R2構成放電回路的時間常數(shù)較大，使C所儲存的電荷放電比較慢，VT3在一段時間內(nèi)仍保持導通，LED繼續(xù)發(fā)光，知道VT3的集電極電流減小到不足以使LED發(fā)光。VT3導通的延遲時間主要由R2，R3和C的大小決定。如要進一步增大延遲時間，可加大C容量。除上述主要因素外，VT2的β值大小.空氣的適度對延遲時間也有影響，為保觸摸時VT2迅速飽和，VT2管選擇

25、β值大的9013。</p><p>　　在實際應用中，用繼電器.可控硅等執(zhí)行原件取代R4，R5和LED，就可控制較大的負載。</p><p>　　1.3 元件的計算及選擇</p><p>　　1.3.1 觸摸感應電路元件的選擇</p><p><b>　?。?）三極管的選擇</b></p><p&

26、gt;　　為提高感應電路的靈敏度,VT2應選高的三極管；VT1選擇穿透電流（ICEO）小的三極管，否則不觸摸時，也會使VT2導通工作。</p><p><b>　?。?）電阻的選擇</b></p><p>　　R2應盡量大，這樣才能使當有微弱的觸摸信號時電路就達到飽和。R2也是組成放大回路的元件，所以R2必須很大，R2取2.2MΩ。</p><p&

27、gt;　　VT2的集電極臨界飽和電流: </p><p>　　Ics=Ucc/=12/2200=0.005mA (1.1)</p><p>　　VT2的基極臨界飽和電流: </p><p>　　IBS=Ics/β=0.005/100=0.05µA (1.2)

28、 </p><p>　　為保證VT1順利導通，放大感應電流，并使其工作在放大狀態(tài)，所以R1取值1KΩ，R6起保護作用，取1M。</p><p>　　1.3.2 開關電路元件的選擇</p><p>　　（1）發(fā)光二極管的驅(qū)動電流</p><p>　　發(fā)光二極管的工作電流為5-10mA，導通壓降為2-3V，R5為限流電阻約為300Ω。

29、</p><p>　?。?）為使VT3導通時能向發(fā)光二極管提供足夠的驅(qū)動電流，VT3由截止轉(zhuǎn)換為飽和，R4應取足夠大，約為51KΩ。</p><p>　　（3）VT3導通時，ICS為發(fā)光二極管的驅(qū)動電流10mA。</p><p>　　IBS=Ics/β=10/100=0.1Ma (1.3)</p>

30、<p>　　IB≥IBS時，保證VT3飽和導通，IB取0.11mA</p><p>　　R3=(12-0.6-0.3)/0.11≈100KΩ (1.4)</p><p>　　1.3.3 定時電容的選擇</p><p>　　電容的放電回路為R2，R3 與C組成。</p><p><

31、b>　　時間常數(shù)為：</b></p><p><b>　　(1.5)</b></p><p>　　當時間為時,電容基本放電完畢，</p><p>　　C=30/3(R2//R3)≈105µF (1.6)</p><p><b>

32、　　取C=100µF。</b></p><p><b>　　1.4 元件表</b></p><p>　　表1.1 觸摸延時開關元件表</p><p>　　1.5 組裝與調(diào)試</p><p>　　1.5.1 觸摸感應電路的組裝與調(diào)試</p><p>　　首先連接VT1，

33、VT2，R1，R2，R6，R6懸空端連接一段導線代替金屬片M。接電源后，用電壓表測量VT2的集電極電位，在手觸摸M前后的變化，手觸摸M前為高電平，手觸摸M后為的電平。</p><p>　　1.5.2 開關電路的組裝與調(diào)試</p><p>　　前步調(diào)試好后，斷開電源。再連接VT3，R3，R4，R5，LED通電后，用手觸摸M，LED應點亮。</p><p>　　1.5

34、.3 定時電路的組裝與調(diào)試</p><p>　　前步調(diào)試好后，斷開電源。最后連接C。通電后，用手觸摸M，LED點亮后持續(xù)一段時間后熄滅。</p><p>　　1.6 燈點亮延遲時間調(diào)整的研究</p><p>　　（1）論述燈點亮延遲時間與哪些元件有關？</p><p><b>　　答：</b></p>

35、<p>　　調(diào)整元件C、R2，R3將影響燈點亮延遲時間。</p><p>　?。?）列出LED點亮延遲時間10S，30S，60S，90S，120S，180S時，R2 =3MΩ，R3=150KΩ元件取值的測試數(shù)據(jù)，見表1.2所示：</p><p>　　表2.2 元件取值表</p><p><b>　　2 聲控閃光電路</b><

36、/p><p>　　2.1 總體方案的選擇</p><p>　　聲控閃光電路包括三個組成部分：發(fā)聲電路、控制電路、發(fā)光電路。</p><p>　　2.1.1 發(fā)聲電路的選擇</p><p>　　發(fā)聲電路的作用是將人的聲音信號轉(zhuǎn)化為相應的電信號，然后經(jīng)電容C1送到電路中，完成此功能只要一個電阻和一個電容。電路如圖2.1所示：</p>

37、<p>　　圖2.1 發(fā)聲電路圖</p><p>　　2.1.2 控制電路的選擇</p><p>　　控制電路的作用是把電信號經(jīng)電容C1送至三極管VT1基極進行放大VT1、VT2組成兩級直耦式放大器，選取合適的R2與R5使無聲波信號時VT1剛好處于導通狀態(tài)，VT1集電極即VT2基極為低電平有聲波信號后就有音頻信號注入VT1的基極，其信號負半周就使VT1退出飽和區(qū)其集電極即V

38、T2基極電位升高，VT2導通。電路如圖2.2所示：</p><p>　　圖2.2 控制電路圖</p><p>　　2.1.3 發(fā)光電路</p><p>　　發(fā)光電路的選擇是無聲波信號時，發(fā)光二極管不亮，光接受到聲波信號后發(fā)光二極管就點亮發(fā)光。電路如圖2.3所示：</p><p>　　圖2.3 發(fā)光電路圖</p><p

39、>　　2.1.4 聲控閃光電路的電路</p><p>　　把以上選擇的各部分電路組合，就是確定的聲控閃光電路，如圖2.4所示：</p><p>　　圖2.4 聲控閃光電路圖</p><p>　　2.2 電路的工作原理</p><p>　　聲控閃光電路主要由拾音器，晶體管兩極直接耦合放大電路和發(fā)光二極管等構成。靜態(tài)時，VT1處于臨界

40、飽和狀態(tài)，=0.3V，Vbe2=0,所以VT2截止，那么＝Vcc，所以LED不發(fā)光。R1給電容話筒MIC提供偏置電流，當話筒拾取室內(nèi)環(huán)境中的聲波信號后即轉(zhuǎn)為相應的電信號，經(jīng)電容R1送至VT1基極進行放大。VT1、VT2組成兩級直接耦合放大電路，電路雖然簡單，但設計巧妙。選取合適的R2、R5，使無聲波信號時，就有音頻信號注入VT1的基極，其信號的負半周將使VT1退出飽和，VT1的集電極即VT2的基極電位升高，VT2導通，LED點亮發(fā)光。當

41、輸入音頻信號較弱時，不足以使VT1退出飽和區(qū)，LED仍保持熄滅狀態(tài)。只有信號較強時，發(fā)光二極管才點亮發(fā)光。所以，LED能隨著環(huán)境聲音（如音樂）信號的強弱起伏而閃爍發(fā)光。</p><p>　　2.3 元件的計算及選擇</p><p>　　2.3.1 發(fā)聲電路的選擇</p><p>　　只需微型MIC和使交流信號通過的電容R1，取4.7K和C1取1。</p&g

42、t;<p>　　2.3.2 控制電路的選擇</p><p><b>　?。?）三極管的選擇</b></p><p>　　為使聲控閃光電路的靈敏度高，VT1應選擇值高的三極管VT2選擇穿透電流小的三極管，否則沒有聲音的時候VT1也將退出飽和狀態(tài)。</p><p><b>　?。?）電阻的選擇</b></

43、p><p>　　為使聲控閃光電路可靠的工作只要有微弱的聲音VT1就到達飽和狀態(tài)，電阻R2必須很大所以選1MΩ。VT1的集電極飽和電流 </p><p><b>　　(2.1)</b></p><p>　　為使VT1工作在放大狀態(tài)所以R3選10KΩ，R4起分壓的作用幾KΩ范圍內(nèi)即可，所以選4KΩ。</p><p>　　2.3.

44、3 發(fā)光電路的選擇</p><p>　　發(fā)光二級管的工作電流為5-10mA，導通壓降為2-3V為使VT2導通時能向發(fā)光二極管提供足夠的驅(qū)動電流并使VT2很容易由截止轉(zhuǎn)換成飽和狀態(tài)，R3取10KΩ。</p><p><b>　　2.4 元件表</b></p><p>　　表2.1 聲控閃光電路</p><p>　　2

45、.5 組裝與調(diào)試</p><p>　　2.5.1 發(fā)聲電路的組裝與調(diào)試</p><p>　　麥克的靈敏度和三極管的放大倍數(shù)值是有一定的離散性的，離話筒0.5米左右，用普通大小聲音講話。</p><p>　　2.5.2 控制電路的組裝與調(diào)試</p><p>　　通電后先測試VT1的集電極電位，使其在0.2-0.4V之間，如果該電壓太低，則

46、施加聲音信號后，VT1不能退出飽和，VT2則不能導通；如果該電壓超過VT2的死區(qū)電壓，則靜態(tài)時VT2就導通。</p><p>　　2.5.3 發(fā)光電路的組裝與調(diào)試</p><p>　　連通電源后，發(fā)現(xiàn)發(fā)光二極管并沒有發(fā)光，先用萬用表檢測發(fā)光二極管有沒有損壞，若沒有，在檢測發(fā)光二極管的正負有沒有接反。待發(fā)光二極管亮了以后，發(fā)現(xiàn)它并沒有因為聲音的大小而引起發(fā)光二極管的變化，于是又用萬用表測了

47、揚聲器有沒有壞，也沒壞；檢查電路是否都導通。用萬用表連接揚聲器的一端，揚聲器沒有響，說明沒有焊接好，重焊，在檢測。最后當人的說話聲低于一定值時，彩燈不亮；當人的說話高低于一定值時，彩燈會隨著聲音的有無而不斷的閃爍。說明設計完成。</p><p>　　2.6 對本題目的研究內(nèi)容</p><p>　　(1)針論述燈點亮延時時間與哪些元件有關？</p><p>　　答：

48、調(diào)整元件C、、將影響燈點亮延遲時間。</p><p>　　(2)對該電路的看法</p><p>　　答：聲控閃光電路是通過改變聲音的大小和電路中電阻的阻值來完成的。由于R2的阻值交大，所以我們可以改變的R2阻值，為了方便起見可以在其中接滑動變阻器RP，將RP從小到大慢慢改變，觀察現(xiàn)象。 </p><p>　　3 彩燈循環(huán)顯示電路</p><p&

49、gt;　　3.1 總體方案的選擇</p><p>　　三個組成部分：振蕩電路，計數(shù)器／譯碼分配器，顯示電路。</p><p>　　3.1.1 振蕩電路的選擇</p><p>　　主要用來產(chǎn)生時間基準信號（脈沖信號）。因為循環(huán)彩燈對頻率的要求不高，只要能產(chǎn)生高</p><p>　　低電平就可以了，且脈沖信號的頻率可調(diào)，所以采用555定時器組

50、成的振蕩器，其輸出的脈沖作為下一級的時鐘信號，如圖3.1所示</p><p>　　圖3.1 555定時器組成的振蕩電路圖</p><p>　　3.1.2 計數(shù)器/譯碼分配器的選擇</p><p>　　計數(shù)器是用來累計和寄存輸入脈沖個數(shù)的時序邏輯部件。在此電路中采用十進制計數(shù)／分頻器CD4017，它是一種用途非常廣泛的電路。其內(nèi)部由計數(shù)器及譯碼器兩部分組成，由譯碼

51、輸出實現(xiàn)對脈沖信號的分配，整個輸出時序就是O0、O1、O2、…、O9依次出現(xiàn)與時鐘同步的高電平，寬度等于時鐘周期。</p><p>　　CD4017有3個輸（MR、CP0和~CP1），MR為清零端，當在MR端上加高電平或正脈沖時其輸出O0為高電平，其余輸出端（O1～O9）均為低電平。CP0和～CPl是2個時鐘輸入端，若要用上升沿來計數(shù)，則信號由CP0端輸入；若要用下降沿來計數(shù)，則信號由～CPl端輸入。設置2個時鐘

52、輸入端，級聯(lián)時比較方便，可驅(qū)動更多二極管發(fā)光。</p><p>　　CD4017有10個輸出端（O0～O9）和1個進位輸出端～O5- O9。每輸入10個計數(shù)脈沖，～O5- O9就可得到1個進位正脈沖，該進位輸出信號可作為下一級的時鐘信號。</p><p>　　由此可見，當CD4017有連續(xù)脈沖輸入時，其對應的輸出端依次變?yōu)楦唠娖綘顟B(tài)，故可直接用作順序脈沖發(fā)生器。</p>&l

53、t;p>　　圖3.2 CD4017引腳圖</p><p>　　3.1.3 顯示電路的選擇</p><p>　　主要由發(fā)光二極管組成，如圖3.3所示。當CD4017的輸出端依次輸出高電平時,驅(qū)動發(fā)光二極管也依次點亮，產(chǎn)生一種流動變化的效果。發(fā)光二極管要求驅(qū)動電壓小一點，一般在1.66 v左右，電流在5 mA左右。彩燈的循環(huán)速度由脈沖源頻率決定。R、C構成微分電路，用于上電復位。如有

54、興趣也可以把發(fā)光二極管換成各種顏色的彩燈，這樣循環(huán)起來就更加好看了。</p><p>　　圖3.3 CD4017與發(fā)光二極管組成的顯示電路</p><p>　　3.1.4 彩燈循環(huán)顯示電路</p><p>　　把以上選擇的各部分電路組合，就是確定的彩燈循環(huán)電路，如圖3.4所示：</p><p>　　圖3.4 彩燈循環(huán)電路圖</p&

55、gt;<p>　　3.2 電路的工作原理</p><p>　　通電后電容經(jīng)，充電，當大于2/3Vcc時，放電管導通，開始放電；當上的電壓小于1/3Vcc時，放電截止。電容又開始充電。OUT從1→0→1振蕩起來。</p><p>　　放電回路：Vcc→→→ </p><p>　　τ＝0.7(//)

56、 (3.1)</p><p>　　放電回路：→→放電管的集電極 </p><p><b>　?。?.2）</b></p><p>　　IC是一塊十進制計數(shù)分頻器CD4017數(shù)字集成電路，當CP端不斷輸入計數(shù)脈沖時，其輸出端QO一Q9將會依次輸出高電平，從而使晶閘管依次開通，所以彩燈VL1－VL10就會依次循環(huán)點亮，在視覺上就能

57、形成流動感。時鐘脈沖發(fā)生器由555時基集成電路IC 組成，用555構成多諧振蕩器，是自激振蕩電路，只要接通電壓便可起振輸出矩形脈沖信號，它只有兩個整態(tài)，沒有穩(wěn)態(tài)，輸出脈沖由第3腳輸出直接送人IC的CP端，即第14腳，作為IC的計數(shù)脈沖。</p><p>　　3.3 元件的計算及選擇</p><p>　　3.3.1 振蕩電路元件的選擇</p><p>　　用CC4

58、011與非門和0.01uF的小電容與68KΩ的小電阻構成RC振蕩電路。其中CC4011的電壓范圍為3-15v,輸入電壓為0-VDDv. </p><p>　　3.3.2 計數(shù)器/譯碼分配器元件的選擇</p><p>　　計數(shù)器是用來累計和寄存輸入脈沖個數(shù)的時序邏輯部件。在此電路中采用十進制計數(shù)／分頻器CD4017，它是一種用途非常廣泛的電路。其內(nèi)部由計數(shù)器及譯碼器兩部分組成，由譯碼輸出實

59、現(xiàn)對脈沖信號的分配，整個輸出時序就是O0、O1、O2、…、O9依次出現(xiàn)與時鐘同步的高電平，寬度等于時鐘周期。</p><p>　　CD4017有3個輸（MR、CP0和~CP1），MR為清零端，當在MR端上加高電平或正脈沖時其輸出O0為高電平，其余輸出端（O1～O9）均為低電平。CP0和～CPl是2個時鐘輸入端，若要用上升沿來計數(shù)，則信號由CP0端輸入；若要用下降沿來計數(shù)，則信號由～CPl端輸入。設置2個時鐘輸入端

60、，級聯(lián)時比較方便，可驅(qū)動更多二極管發(fā)光。</p><p>　　CD4017有10個輸出端（O0～O9）和1個進位輸出端～O5- O9。每輸入10個計數(shù)脈沖，～O5- O9就可得到1個進位正脈沖，該進位輸出信號可作為下一級的時鐘信號。</p><p>　　由此可見，當CD4017有連續(xù)脈沖輸入時，其對應的輸出端依次變?yōu)楦唠娖綘顟B(tài)，故可直接用作順序脈沖發(fā)生器。</p><p

61、>　　3.3.3 顯示電路元件的選擇</p><p><b>　　彩燈循環(huán)的周期T</b></p><p>　　Twh=0.7(R1+R2)*C (3.2)</p><p>　　Twl=0.7R2*C (

62、3.3)</p><p>　　T=Twh+Twl=0.7(R1+2R2)* (3.4)</p><p><b>　　3.4 元件表</b></p><p>　　表3.1 彩燈循環(huán)顯示電路元件表</p><p>　　3.5 組裝與調(diào)試</p><p

63、>　　3.5.1 振蕩電路的組裝與調(diào)試</p><p>　　按多諧振蕩電路工作的原理圖接好。接通電源，看多諧振蕩電路是否正常工作，如果不工作檢查RD端是否接高電平，RD端只有接高電平時555才工作。</p><p>　　3.5.2 計數(shù)器/譯碼分配器的組裝與調(diào)試</p><p>　　選用CD4017十進制計數(shù)器來進行十個彩燈的循環(huán)。</p>

64、<p>　　3.5.3 顯示電路的組裝與調(diào)試</p><p>　　前步調(diào)好后斷開電源，按計數(shù)器CD4017的工作原理圖把十只發(fā)光二極管接入電路中，通電后，十只發(fā)光二極管循環(huán)點亮。</p><p>　　3.5.4 電路調(diào)試的注意事項</p><p>　　第一： 測試之前要熟悉各種儀器儀表的使用方法，并仔細檢查，避免由于儀器儀表使用不當或出現(xiàn)故障而作出錯誤

65、的判斷；</p><p>　　第二： 測試過程中，發(fā)現(xiàn)器件或接線有問題時，應首先切斷電源，并作出相應的處理，檢查無誤后才能從新通電；</p><p>　　第三： 測試儀器儀表和被測電路應具有良好的共地。只有使儀器儀表和電路之間建立一個公共地參考點，測試的結果才準確；</p><p>　　第四：測試過程中，不但要認真觀察和檢測，還要認真記錄；</p>&

66、lt;p>　　第五：安裝調(diào)試應具有嚴謹?shù)目茖W作風和態(tài)度。</p><p>　　3.5.5 故障分析與處理</p><p>　　在電子技術課程設計和工程實踐中，電路故障常常是不可避免的，分析故障現(xiàn)象和解決故障問題可以大大設計人員的實踐和動手能力，首先要通過對原理圖的分析，把系統(tǒng)分成不同功能的電路模塊，通過逐一測試找出故障所在區(qū)域，然后根據(jù)該區(qū)域的原理在進行測量和分析，找出故障原因。&

67、lt;/p><p>　　如果是原來正常運行的設備出現(xiàn)故障，起原因可能是元件損壞造成，或者發(fā)生局部短路或開路，也可能是使用條件發(fā)生變化影響電子設備的正常運行。</p><p>　　1．測試中常見的故障原因</p><p>　　a.實際電路與設計的原理圖不符</p><p><b>　　b.元件不當</b></p>

68、<p>　　c.設計原理不滿足要求</p><p><b>　　d.操作不當</b></p><p>　　2．查找模塊內(nèi)部故障的基本步驟如下：</p><p>　　第一步：檢查用于測量的儀器儀表是否適當；</p><p>　　第二步：檢查安裝的線路與原理圖是否一致；</p><p>　

69、　第三步：測量元件的電壓；</p><p>　　第四步：斷開故障輸出端負載，檢查是否由于負載原因造成的故障；</p><p>　　第五步：檢查元件是否使用正確或已經(jīng)損壞。</p><p><b>　　4 四路搶答器</b></p><p>　　4.1 總體方案的選擇</p><p>　　4.1

70、.1 四路搶答器總體方案的設計</p><p>　　搶答器具有鎖存、定時、顯示和報警功能。即當搶答開始后，選手搶答按動按鈕，鎖存器鎖存相應的選手編碼，同時用發(fā)光二極管把選手的編碼顯示出來，接通電源后，主持人將開關撥到“清除”狀態(tài)，搶答器處于禁止狀態(tài)，編號顯示器滅燈；主持人將開關置“開始”狀態(tài)，宣布“開始”搶答器工作。選手在定時時間內(nèi)搶答時，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號鎖存、編號顯示、揚聲器提示。當一輪搶答之后，定

71、時器停止、禁止二次搶答。如果再次搶答必須由主持人再次操作“清除”和“開始”狀態(tài)開關。</p><p>　　4.1.2 四路搶答器的四個組成部分</p><p>　　搶答電路, 自鎖電路,報警電路,時序控制電路。</p><p>　　4.1.3 搶答電路的選擇</p><p>　　該電路完成兩個功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖定優(yōu)先搶答

72、者的編號，同時發(fā)光二極管顯示電路顯示搶答的選手；二是要使其他選手隨后的按鍵操作無效。其工作原理為：當主持人控制開關處于“清除”時，CP端為低電平，四個輸出端全被封鎖在低電平，于是顯示器滅燈,此時鎖存電路不工作。當主持人將開關SB撥到“開始”時優(yōu)先編碼器和鎖存器同時處于工作狀態(tài)，即搶答器處于等待工作狀態(tài)，等待編碼器的四個輸入端輸入信號。當有選手按鍵時，CC4042的輸出經(jīng)譯碼后，對應的發(fā)光二極管顯示所按鍵選手。其他選手按鍵的輸入信號不會被

73、接收。這就保證了搶答者的優(yōu)先性及搶答電路的準確性。當選手回答完畢，主持人控制開關SB是搶答電路復位，以便進行下一輪搶答。電路如圖4.1所示：</p><p>　　圖4.1 搶答電路原理圖</p><p>　　4.1.4 自鎖電路的選擇</p><p>　　CC4042的四個鎖存器電路，由公共時鐘選通，每個電路有互補緩沖輸出，所有輸出電特性一致，輸入端的數(shù)據(jù)在由M

74、選擇的CP電平期間傳送至Q，輸出端，當M＝0，在0CP電平期間傳送；M=1，為1CP電平期間傳送，在上述定義的M和CP電平同時存在時，輸出跟隨數(shù)據(jù)輸入。當CP電平轉(zhuǎn)換時（M=0，為正；M＝1，為負）輸入端數(shù)據(jù)在CP轉(zhuǎn)換期間保持在輸出端，直至CP電平發(fā)生相反轉(zhuǎn)換。電路如圖4.2所示：</p><p>　　圖4.2 自鎖電路原理圖</p><p>　　4.1.5 報警電路的選擇</p

75、><p>　　CC4011是二輸入正向邏輯與非門，CC4011所有輸入和輸出經(jīng)過緩沖，改善了輸入/輸出傳輸特性，使得由于負載容量的增加而引起的傳輸期間的變化維持到最小，當輸入為高電平時，電路振蕩，蜂鳴器發(fā)聲，反之，電路停振，蜂鳴器不發(fā)聲。電路如圖4.3所示：</p><p>　　圖4.3 報警電路原理圖</p><p>　　4.1.6 時序控制電路</p>

76、;<p>　　時序控制電路是搶答器設計的關鍵，它要完成以下三項功能：</p><p>　　（1）主持人將控制開關撥到“開始”位置時，揚聲器發(fā)聲，搶答電路和定時電路進入正常搶答工作狀態(tài)。</p><p>　?。?）當參賽選手按動搶答鍵時，對應的發(fā)光二極管點亮，搶答電路停止工作。</p><p>　　電路如圖4.4所示：</p><p&

77、gt;　　圖4.4 時序控制電路圖</p><p>　　4.1.7 四路搶答器的整體電路</p><p>　　把以上選擇的各部分電路組合，就是確定的搶答器電路，如圖4.5所示：</p><p>　　圖4.5 四路搶答器電路圖</p><p>　　4.2 電路的工作原理</p><p>　　4.2.1 芯片簡介

78、</p><p><b>　　(1)CC4042</b></p><p>　　CC4042的四個鎖存器電路，由公共時鐘選通，每個電路有互補緩沖輸出，所有輸出電特性一致，輸入端的數(shù)據(jù)在由M選擇的CP電平期間傳送至Q，輸出端，當M＝0，在0CP電平期間傳送；M=1，為1CP電平期間傳送，在上述定義的M和CP電平同時存在時，輸出跟隨數(shù)據(jù)輸入。當CP電平轉(zhuǎn)換時（M=0，為正；

79、M＝1，為負）輸入端數(shù)據(jù)在CP轉(zhuǎn)換期間保持在輸出端，直至CP電平發(fā)生相反轉(zhuǎn)換。如圖4.6所示：</p><p>　　圖4.6 芯片CC4042引腳圖</p><p><b>　　(2)CC4011</b></p><p>　　CC4011引腳圖如圖4.7所示：</p><p>　　圖4.7 芯片CC4011引腳圖&l

80、t;/p><p><b>　　4.2.2 原理</b></p><p>　　連通電路時先按SB為復位端，CC4011的1為選通門，當無人按搶答鍵搶答時，四個發(fā)光二極管不亮，蜂鳴器不響。當有人按搶答鍵搶答時，1腳輸入為高電平，蜂鳴器發(fā)聲,，搶答的選手發(fā)光二極管點亮。每次搶答結束都要按SB復位端。</p><p>　　4.3 元件的計算及選擇<

81、;/p><p>　　4.3.1 搶答電路的選擇</p><p>　　將四個開關接入CC4042的四個輸入端,用C1的絕大部分導地,所以我們選100大電容,并選四個10KΩ電阻起保護作用。</p><p>　　4.3.2 自鎖電路的選擇</p><p>　　選一個開關控制CP的電位,用四個三極管封鎖電路。</p><p>

82、;　　4.3.3 振蕩電路的選擇</p><p>　　CC4011為與非門,它的電壓范圍為3-15V,輸入電壓為0V。選0.01的小電容與68KΩ的小電阻構成RC振蕩電路。</p><p>　　4.3.4 時序控制電路的選擇</p><p>　　選四個1KΩ的小電阻作為發(fā)光二極管的限流電阻。</p><p><b>　　4.4

83、 元件表</b></p><p>　　表4.1 四路搶答器元件表</p><p>　　4.5 組裝與調(diào)試</p><p>　　4.5.1 按電路圖接線</p><p>　　連接好電路，電源電壓+5V, POL與GND連接，所以CP=0有效。</p><p>　　當按下SB,芯片復位，測得：開關連接40

84、42芯片的輸入端—與地之間的電壓為0V，4042的輸出端—端的電壓為0V，CP電壓為0，兩端電壓為0V，右側(cè)結點與地電壓為0V，=4.94V(的輸出端為負，的輸入端為正)，蜂鳴器兩端電壓為0V。</p><p>　　當搶答時，其中的第一個到達者的4042輸入端Dx電壓即為5.05V，其余的仍為0，對應的第一個到達者的輸出端Qx電壓=3.89V，其余的仍為0，此時CP端電壓為3.44V，兩端電壓仍為0，右側(cè)結點與地

85、電壓為3.44V，=1.95V(此時電容開始放電)，蜂鳴器兩端電壓變?yōu)?.21V。蜂鳴器響，其中的第一個到達者對應的發(fā)光二極管亮。而對隨后到來的其他信號不再作出反應。</p><p>　　4.5.2 單元電路檢測</p><p>　　觀察選手搶答時鎖存器輸出是否控制其時鐘脈沖的通斷，從而判斷是否自鎖了其他選手的搶答信號。搶答信號到BCD碼的轉(zhuǎn)化可將轉(zhuǎn)化邏輯的輸出與真值表對照檢查，看設計是

86、否正確。</p><p>　　揚聲器受主持人開始、搶答信號、計時器到零控制，可分別檢測。</p><p>　　4.5.4 系統(tǒng)連調(diào)</p><p>　　給整個系統(tǒng)上電，主持人給開始信號，對選手給搶答和沒有搶答分別進行測試，觀察定時顯示和搶答顯示的顯示結果。</p><p><b>　　附錄A</b></p>

87、<p>　　圖A1 觸摸延時開關原理圖</p><p><b>　　附錄B</b></p><p>　　圖B1 聲控閃光電路原理圖</p><p><b>　　附錄C</b></p><p>　　圖C1 彩燈循環(huán)顯示電路原理圖</p><p><b&

88、gt;　　附錄D</b></p><p>　　圖D1 四路搶答器電路原理圖</p><p><b>　　附錄E</b></p><p>　　圖E1 四路搶答器PCB圖</p><p><b>　　附錄F</b></p><p>　　圖F1 彩燈循環(huán)PCB圖&